[發明專利]一種海面目標pBRDF測量的模擬裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202110409567.4
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113176184A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 付強;王莉雅;段錦;莫蘇新;謝國芳;劉鵬;史浩東;李英超
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N21/47
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 石星星;李曉莉

本發明一種海面目標pBRDF測量的模擬裝置及其使用方法，屬于偏振光散射特性測量分析和光電成像技術領域，包括地面旋轉測量架、海面場景模擬裝置、偏振光發射系統、接收系統以及信息處理系統，其中偏振光發射系統、接收系統放置在地面旋轉測量架上；接收系統與信息處理系統電學連接。本發明可在室內利用水汽和NaCl顆粒對海洋表面生成的霧氣進行模擬，可根據實驗裝置測量結果建立不同鹽粒濃度下不同水霧濕度的海面目標pBRDF數據庫，還可以模擬空中云霧，為相應研究提供一定的指導意義。

技術領域

本發明屬于偏振光散射特性測量分析和光電成像技術領域，尤其涉及一種海霧環境下目標pBRDF特性測量的室內模擬裝置及其使用方法。

背景技術

海洋約占地球總面積的71％，隨著世界各國對海洋的開發和探索，各種新技術不斷提出，如雷達探測、紅外成像等。在海洋探測與海面目標識別方面，采用光學測量法直觀簡便。

BRDF是描述材料表面光學反射特性的一個基本物理量，在地物遙感、目標識別與物質分類、計算機圖像處理等研究領域發揮重大作用。在海洋開發方面，計算不同參數下海面目標偏振BRDF數值，實時監測海洋信息變化，對海上船只搜救、海面物體區分、海洋環境保護等均有重要意義。

目標反射率的空間分布與輻射光源的特性、目標的反射性質相關。海洋背景環境復雜，基于微觀角度分析，海霧作為其中一種自然災害天氣，致使光不斷地在水霧粒子表面微元發生反射折射，嚴重影響了光的正常傳輸，造成成像對比度下降。以前對于二向反射分布函數的測量主要在正常天氣下于室內外進行，現提出針對海霧環境下的目標pBRDF測量技術。此技術暫存三個缺點：大霧天氣隨機出現，無法隨時開展實驗；且在海邊實驗需耗費大量資金和人力；海霧濃度不能控制，實驗記錄數據欠缺完整性，不能快速建立所有參數條件的數據庫。因此現有技術方案里亟需一種新型的室內模擬測量裝置以解決這些問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種海面目標pBRDF測量的模擬裝置及其使用方法，在室內利用水汽和NaCl顆粒對海洋表面生成的霧氣進行模擬，以代替必須在海洋實地進行測量的實驗，用于開展在海霧介質影響下，不同天頂角和方位角下目標表面反射偏振光傳輸特性的測量，證實海霧粒子對光散射過程造成的干擾，為真實海洋環境下目標偏振BRDF模型的選擇和數值仿真提供理論基礎和真實數據支撐。

為實現上述目的，本發明的一種海面目標pBRDF測量的模擬裝置及其使用方法的具體技術方案如下：

一種海面目標pBRDF測量的模擬裝置，包括地面旋轉測量架、海面場景模擬裝置、偏振光發射系統、接收系統以及信息處理系統，其中偏振光發射系統和接收系統均安裝在地面旋轉測量架上；

偏振光發射系統和接收系統圍繞海綿場景模擬裝置設置，且在地面旋轉測量架上圍繞待測樣品在一定的范圍內做圓周運動；

偏振光發射系統的運動范圍小于接收系統的運動范圍；

所述接收系統與信息處理系統電學連接。

進一步，所述地面旋轉測量架由360°方位角圓形軌道、180°天頂弧半圓滑軌Ⅰ、180°天頂弧半圓滑軌Ⅱ組成，180°天頂弧半圓滑軌Ⅰ和180°天頂弧半圓滑軌Ⅱ均與360°方位角圓形軌道滑動連接，180°天頂弧半圓滑軌Ⅱ的直徑大于180°天頂弧半圓滑軌Ⅰ的直徑；

偏振光發射系統固定在180°天頂弧半圓滑軌Ⅰ上，接收系統固定在180°天頂弧半圓滑軌Ⅱ上。

進一步，所述海面場景模擬裝置包括水箱、攪拌器、充霧導管、支架、透明半圓玻璃球、樣品臺、濕度檢測探頭與濕度顯示儀；所述水箱上設有傾倒NaCl顆粒和純凈水的開口，底部設有攪拌器；所述透明半圓玻璃球一端設有充霧導管洞口，玻璃球與水箱通過充霧導管連接；所述玻璃球底部設置支架，支架上設置樣品臺；

所述玻璃球另一端設置水霧濃度探測器探頭，探頭與玻璃球外側水霧濃度顯示儀電學連接。